水热法制备的Ce-ZnO结构表征及其光催化性能研究

采用水热法制备不同摩尔比的稀土元素Ce掺杂Zn O光催化纳米材料Ce-Zn O,用红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)等对其进行表征;研究了不同Ce掺杂量的Ce-Zn O对亚甲基蓝溶液(MB)光催化性能的影响。结果表明,Ce掺杂量2%时,Zn O的表面状态得到明显改善,生成更多的羟基自由基;同时增加光生电子空穴对的浓度,显著提高Zn O的光催化性能;经过2 h紫外汞灯照射,其降解率达到93.68%;且经过5次循环使用后,2%Ce-Zn O的降解率依旧能达到85%以上,具有良好的光催化性能和循环稳定性。     

Cu~(2+)掺杂ZnO的制备及光催化性能研究

采用水热法制备了Zn O以及Cu~(2+)掺杂Zn O(Cu~(2+):Zn O)纳米粉体,并将其用于光催化降解亚甲基蓝,采用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行分析,考察了不同的表面活性剂、Cu~(2+)的掺杂量以及焙烧温度对其结构和光催化降解性能的影响。结果表明:以柠檬酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为混合表面活性剂制备的Zn O具有最佳的光催化降解性能,其在光照65 min后,降解率达到96%。Cu~(2+)的掺杂量以及焙烧温度对Cu~(2+):Zn O样品产生较大的影响,随着Cu~(2+)的掺杂量和焙烧温度的增加,Cu~(2+):Zn O样品的光催化降解效果呈现先增加后减小的趋势,当Cu~(2+)掺杂浓度为0.01 mol、焙烧温度为600℃时,Cu~(2+):Zn O样品具有最佳的光催化降解性能,其在光照110 min后,降解率达到93%。     

铝掺杂纳米ZnO颗粒光催化降解活性艳蓝X-BR

以乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]、氢氧化锂(LiOH·H2O)和氯化铝(AlCl3·6H2O)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯纳米ZnO和掺铝ZnO,并用X射线衍射光谱、傅立叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱和高分辨率透射电子显微镜对其进行了表征. 用紫外灯作为光源,活性艳蓝XB-R溶液为光催化反应模型降解物,研究了ZnO及掺铝ZnO的光催化性能,并考察了前驱体焙烧温度、光催化温度、光照时间、底物浓度、光催化剂的暗吸附性能、铝掺杂量以及催化剂的加入量等因素对降解率的影响. 结果表明,焙烧温度300℃时,晶粒结晶良好,粒径小;掺杂铝离子提高了ZnO的光催化活性,掺杂铝离子浓度为5%(摩尔比)的ZnO的光催化性能最好;掺杂后的样品粒度分布更均匀,且明显变小;在30℃下,加入催化剂浓度为0.1 g/L、降解时间为45 min时,对活性艳蓝XB-R溶液的降解率达到95%.     

辅助水热法制备Fe/ZnO复合光催化剂及其性能的研究

采用柠檬酸络合剂辅助水热法,制备了不同Fe掺杂浓度的(0%,1%,2%,3%和4%(摩尔分数))Zn O复合纳米光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等测试手段对纳米Fe/Zn O的晶体结构、微观形貌和光吸收性能等进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模型污染物,在紫外光照下考察了纳米Fe/Zn O的光催化活性。经研究结果表明,该方法能成功地将Fe掺杂入Zn O晶体,并且当Fe的掺杂量大于1%时,Fe/Zn O样品对可见光区有明显的吸收。并且,Fe掺杂明显提高了Zn O的光催化效果,当Fe掺杂3%(摩尔分数)时,Zn O样品的光催化活性最高,在紫外光照射100 min后对MB的降解率可达到96.2%,较纯Zn O提高2.27倍。     

基于ZIF的Ce掺杂ZnO光催化剂催化降解亚甲基蓝废水研究

以硝酸锌、二甲基咪唑(制备沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF)的主要原料)、以及硝酸铈等制备了Ce掺杂的Zn O光催化剂(即Ce-ZnO),对催化剂进行了XRD,SEM,EDS等表征分析,考察了Ce掺杂量、废水初始pH等对亚甲基蓝降解影响,用UV-Vis(可见-紫外光谱)对亚甲基蓝降解液进行了分析。研究表明,与ZIF为前驱体的Zn O的形貌和晶体结构类似,Ce掺杂的Zn O催化剂仍为方形颗粒微纳米材料(颗粒尺寸约100 nm)、Zn O为六方晶系纤锌矿结构,但颗粒尺寸减小。掺杂1%的Ce可使Zn O的光催化剂活性提高(光催化剂降解亚甲基蓝的反应速率提高了31%),且具有较好的重复利用性能。Ce-ZnO光催化剂催化降解亚甲基蓝的反应符合一级反应动力学,弱碱性(pH≈10)环境有利于亚甲基蓝光催化剂降解,亚甲基蓝在光催化反应中其显色基团、芳香基团被分解并产生了酸性物质,亚甲基蓝被有效降解。     

掺Ce纳米ZnO光催化剂的结构表征及催化性能

为了提高ZnO微纳米材料对有机染料的光催化降解性能,以ZIF-8为中间体制备了ZnO,并对其进行稀土Ce掺杂,利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜及能谱(SEM-EDX)、透射电镜(TEM)、固体紫外光谱(UV-Vis)对光催化剂进行了系列表征,探究了掺Ce比例、光源类型对光催化降解甲基橙的影响。结果表明:掺杂适量的Ce可以提高ZnO的光催化活性;掺Ce质量为Zn质量的1%(ZnO-1%Ce)时,ZnO的光催化活性最高; ZnO-1%Ce在实验所用太阳光下的光催化性能优于在紫外光下。     

Gd~(3+)和Zn~(2+)共掺杂二氧化钛介孔粉末的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Gd3+和Zn2+共掺杂Ti O2粉末。研究了Gd3+和Zn2+掺杂对样品的相组成、表面形貌和光催化活性的影响;以亚甲基蓝为目标降解物评价了其光催化活性。结果表明:制备的样品为锐钛矿相并具有良好的介孔结构。Gd3+和Zn2+在抑制光生电子与空穴的复合起到不同的作用,Gd3+起到光生电子陷阱的作用,Zn2+可以在起到光生空穴陷阱的作用,Gd3+和Zn2+共同作用可以显著降低电子和空穴的复合速率,进而增大Ti O2的光催化活性。当Gd3+的掺杂量为0.5%、Zn2+的掺杂量为0.3%时,Ti O2粉末的光催化活性最高,经过40 min光催化降解亚甲基蓝溶液,降解率达到99.5%,比单掺杂0.5%Gd3+的Ti O2粉末降解率提高了11.5%,比单掺杂0.3%Zn2+的Ti O2粉末降解率提高了9.3%。     

类Fenton试剂ZnFe_2O_4的制备及其光催化降解双酚A的性能研究

通过水热法制备了Zn Fe2O4催化剂,使用扫描透射电镜、能量分散谱仪和X射线衍射仪等表征手段分析其微观形貌、化学组成和晶体类型;研究了其对双酚A(BPA)废水的光催化降解性能,考察H2O2投加量、催化剂循环使用次数对催化降解效果的影响。结果表明,所制备的Zn Fe2O4为木屑状、具有微孔结构的立方尖晶石型材料;单一Zn F2O4在紫外光激发下对BPA废水具有光催化降解能力,反应120 min,BPA降解率为81.6%;在添加H2O2后,系统催化性能得到提升,反应90 min,BPA降解率高达98.5%;优化的H2O2投入浓度为1 mmol/L。所制备Zn Fe2O4有稳定的催化能力,可循环利用。     

Zn掺杂TiO2的制备及其光催化降解甲基橙性能

采用沉淀法制备了不同掺杂量的Zn/TiO₂催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察其光催化活性,并采用紫外漫反射和X射线衍射对其进行结构表征。研究结果表明,Zn的掺杂量对催化剂活性影响较大,最佳掺杂物质的量分数为1.5%;催化剂的紫外漫反射微分曲线的峰值变化与其活性变化一致,1.5%(物质的量分数) Zn/TiO2的微分峰值最大。X射线衍射分析表明,少量Zn高度分散在TiO₂晶格中。Zn掺杂物质的量分数1.5%时,添加2 g·L^-1的Zn/TiO₂催化剂,甲基橙降解的最佳条件：pH＝3,浓度15 mg·L^-1,降解率最高达98.6％。     

ZnSn(OH)_6/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用水热法制备出Zn Sn(OH)6/石墨烯复合光催化材料,利用XRD、FT-IR、UV-vis DRS和BET对样品的结构和形貌进行了表征。以亚甲基蓝为模拟污染物考察了复合材料的光催化性能。结果表明,当石墨烯质量分数为3%时,Zn Sn(OH)6/石墨烯复合材料的光催化性能最优,紫外照射100 min后,对亚甲基蓝降解率达到98.1%,比纯Zn Sn(OH)6光催化活性提高了1.74倍。经过5次循环使用后依然有96.4%的降解率。Zn Sn(OH)6/石墨烯复合光催化材料对工业染料分散黄、活性红和酸性蓝也有很好的降解活性,说明Zn Sn(OH)6/石墨烯复合材料具有很好的普适性。